火驅開采原理與技術特征概述

汪寧

摘要：火燒油層又稱火驅，是三次采油熱采的重要組成部分，對于稠油油藏具有顯著的開發效果，它具有物源非常充足、采收率很高、油藏適應的范圍很廣、成本低等獨特的優勢，是一種極具開發潛力的采油方式。

關鍵詞：稠油；火燒油層；技術特征；概述

1 前言

眾所周知，石油是一種重要的非可再生資源，是我國能源結構重要的組成部分，在我們日常生活中占有非常重要的地位，在經濟和社會的發展中起到舉足輕重的作用。隨著我國經濟的飛速發展，對石油的需求量也連年遞增，石油的缺口在不斷的增大，預計到2020年，需要進口的原油量達到國內原油產量的60%，可見能源問題將成為制約我國經濟發展的重要因素之一。通常稠油的開采方式主要有，熱水驅、蒸汽吞吐、蒸汽驅等，然而這些開采方式的標定采收率不到30%，于是在稠油資源豐富的我國研究 “火驅”的開發特征，具有重要的現實意義。

2 火驅的基本概念

火驅是一種重要的熱力采油技術，國外又稱“就地燃燒”或“火燒油層”，簡稱ISC。它以原油的部分重質組分為燃料，以從地面不斷注入的空氣為助燃劑，使油層持續燃燒后生熱，使原油發生裂解、降粘、流動，最后利用在燃燒過程形成的混合氣體將原油驅替出來的一種開發方式。具有節能環保、熱效率高等獨特優點。

火驅的適用十分范圍廣，在一次采油、二次采油和三次采油中都可以進行運用。隨著火驅技術的日益發展，越來越多的稠油區塊都進行了火驅開發。我國北方油區的稠油資源十分豐富，油藏類型既有純油藏，也有邊、底水油藏，儲層物性差異較大，原油的黏度跨度也很大。大多數主力稠油區塊在進行了20-30年的蒸汽吞吐開采后，區塊可采儲量的采出程度達到了80%以上，處于吞吐開發的中后期，開發過程中面臨的主要矛盾有：地層壓力偏低、剩余油分布不均、水侵和套管損壞嚴重等，而注蒸汽開發的采收率較低僅25%左右，需對區塊進行轉換開發方式的研究，如果后續進行火驅開發，就能最大限度的提高資源的利用率。

3 火驅的主要原理

火驅燃燒的是原油的部分重質組分，使用空氣作為助燃劑，在人工點火或自燃的條件下油藏溫度逐漸升高，達到原油燃點，并在這個過程中不間斷地注入空氣，讓油層中的原油可以維持燃燒的狀態，原油的氧化反應能夠生成大量的熱，這些熱可以加熱油層，讓油層里的溫度上升到650℃左右，原油的重質組分會在高溫下發生裂解。油層中的注入空氣、原油重質部分裂解而得的輕質油、燃燒反應生成的氣體和水蒸汽一同作用，將原油從油層中驅替出來。

火驅過程中的主要機理可以分為：降黏、高溫裂解、氣驅。稠油的燃燒可以分解為低溫氧化、燃料堆積和燃燒三個階段。低溫氧化階段時，稠油不完全氧化，產物主要是水以及部分氧化產物，在火驅過程中，應該盡量減少低溫氧化時間，以防止原油產生乳化和黏度上升的現象。在燃料堆積階段，由于不完全氧化反應，生成了積碳。在燃燒階段，按溫度大小可分為低溫氧化燃燒、中溫氧化燃燒和高溫氧化燃燒三種不同的燃燒 。

4 火驅的主要技術特征

從上述火驅在燃燒過程中的機理可以看出，火驅的主要技術特征可以描述為： ①能夠有效地保持地層的壓力； ②在驅替的過程中，兼有了蒸汽和熱水的驅替效果，對熱的利用程度更好；③燃燒產生了二氧化碳，使得驅替具有了二氧化碳驅的效果，從而減少了制造二氧化碳的投入； ④驅替過程具有混相驅的效果，降低了原油的界面張力。另外火驅的熱源是在不斷移動著的，其對井網和井距的要求不像蒸汽驅或化學驅那樣嚴格。在對稠油進行火驅的研究中發現，碳氧化物的生成模式是火驅能夠獲得成功的關鍵所在。研究表明，高溫氧化下生成的大量熱，能夠很大程度降低原油的黏度，同時由于高溫氧化燃燒而形成的油墻，其本質上具有調剖的作用，對于火驅開發有利。

火驅除了設計、實施、控制等難度高于注蒸汽開發外，它也有其自身獨特的優勢，主要表現在：首先，火驅應用的助燃劑是成本低且可以大量獲得的空氣，而通過蒸汽開發則要消耗掉大量的水和熱。其次，火驅燃燒消耗的燃料僅是原油中占10%左右的重質組分。再次，火驅適用的范圍很廣，這方面要優于注蒸汽開發。最后也是最關鍵的一點，火驅對于能量的利用率很高，沒有注汽鍋爐排氣污染環境的問題。另外，研究發現火驅的采收率很高，可以達到50%～80%。火驅開發在幾十年的研究和應用中取得了很大的成效，成為熱力采油重要的組成部分。

5 結論與建議

火驅是熱力采油重要的組成部分，它具有物源非常充足、采收率很高、油藏適應的范圍很廣、成本低等獨特的優勢，是一種極具開發潛力的采油方式。

（1）吞吐開發稠油油藏中后期，高采出程度，高含水，火驅是進一步提高開發效果重要的熱采方式。

（2）在火驅實施前應進行試注試驗，從而保證注氣能力，形成高溫氧化燃燒。

（3）在火驅開發過程中，應根據井組尾氣監測情況，對注氣井及時動態調整。

參考文獻

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